JP2007321113A - 粉体塗料、塗膜層、塗装方法及び塗装品 - Google Patents

Abstract

【課題】光触媒の活性によって塗膜層の主成分となる合成樹脂が分解されるのを防止しつつ、塗装に係わる工程が簡便とでき、且つ光触媒の性能を十分に発揮させることができる粉体塗料、塗膜層、塗装方法及び塗装品を提供する。
【解決手段】光触媒性結晶１１が光触媒により不活性な保護物質１２により被覆されて光触媒性粉末１となされていることで、保護物質１２により塗膜の主成分となる塗膜マトリックス２が保護されて分解されるのを防止できるが、保護物質１２に光触媒性結晶１１の表面の一部を被覆しその他の部分は被覆されていないことで、光触媒性結晶１１の表面において光触媒性能が発現され、光触媒の性能を十分に発揮させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光触媒性を発現でき、自浄性、抗菌性、消臭性、有害物質分解性等に優れた塗膜を得ることができる粉体塗料、及びそれを用いた塗膜層、塗装方法及び塗装品に関するものである。

粉体塗料に光触媒性の粉末を配合して塗膜を形成するのは、互いに粉末であることから、塗料が液状である場合に対し、光触媒性の粉末の塗料中への分散状態が一定となりやすく、分散状態を厳密に管理する必要がない点において好ましいとされている。しかし光触媒は、それ自体が太陽光等の光の照射により活性化されると強力な酸化分解作用を呈することから、単に通常の合成樹脂を主成分とした塗料に配合し塗膜層を形成したのでは、光の照射により光触媒によって合成樹脂が分解され塗膜層としての機能が損なわれる恐れがある。そこで従来の光触媒性を発現させる粉体塗料としては、例えば被塗装物に下層コート塗膜と上層コート塗膜を形成する粉体塗料であって、上層コート塗料はフッ素系樹脂粉末に光触媒作用を有する酸化チタン粉末を含有する粉体塗料により形成された二重構造の塗膜層により、光触媒反応による劣化を下層により防止し、防食性が向上された塗膜層が開示されている（例えば特許文献１）。

また、含フッ素樹脂粉体塗料粒子（ａ）および光触媒活性二酸化チタンを包有したメチルシリコーン系樹脂粒子（ｂ）を含有する含フッ素樹脂粉体塗料組成物であって、該粒子（ａ）と該粒子（ｂ）とは実質的に独立状で含有され、かつ、該粒子（ａ）の１００質量部に対して該粒子（ｂ）の１〜２５質量部が含有されていることで、含フッ素樹脂の劣化を抑制することができる含フッ素樹脂粉体塗料組成物が開示されている（例えば特許文献２）。

特開平１０−１３０５４０号公報 特開２００３−１７６４４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような従来の粉体塗料を用いたのでは、合成樹脂を光触媒の光触媒活性から保護するのに、粉体塗料を二重に塗装する必要があり、塗装に係わる工程が煩瑣となるものであった。

また特許文献２に記載のような従来の粉体塗料を用いたのでは、光触媒活性二酸化チタンをメチルシリコーン系樹脂粒子により包有することでフッ素樹脂へ光触媒活性が及ぶのを防ぐものであるが、メチルシリコーン系樹脂粒子により光触媒の活性も妨げられ、配合された光触媒が所望の性能を発揮しなくなる恐れがあった。

本発明は上記の如き課題に鑑みてなされたものであり、光触媒の活性によって塗膜層の主成分となる合成樹脂が分解されるのを防止しつつ、塗装に係わる工程が簡便とでき、且つ光触媒の性能を十分に発揮させることができる粉体塗料、塗膜層、塗装方法及び塗装品を提供せんとするものである。

上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。すなわち、本発明に係わる粉体塗料は、塗膜の主成分となる合成樹脂製の粉末と、光触媒性を有する光触媒性結晶を含む光触媒性粉末とを含んでなり、該光触媒性粉末は光触媒により不活性な保護物質により表面の一部が被覆されていることを特徴とするものである。

本発明に係わる粉体塗料によれば、光触媒性結晶が光触媒により不活性な保護物質により被覆されて光触媒性粉末となされていることで、保護物質により塗膜の主成分となる合成樹脂が保護されて分解されるのを防止できるが、保護物質に光触媒性結晶の表面の一部を被覆しその他の部分は被覆されていないことで、光触媒性結晶の表面において光触媒性能が発現され、光触媒の性能を十分に発揮させることができる。

また前記合成樹脂製の粉末は、不飽和ポリエステル樹脂粉末、飽和ポリエステル樹脂粉末、エポキシ樹脂粉末、ポリエチレン樹脂粉末、ポリ塩化ビニル樹脂粉末、ポリウレタン樹脂粉末、ポリアミド樹脂粉末、ポリカーボネート樹脂粉末、ポリアセタール樹脂粉末からなる群から選ばれた少なくとも１つであれば、これらの合成樹脂製の粉末は粉体塗装によく用いられると共に、光触媒の活性により比較的分解されやすいものであることから、本発明の適用による利点を更に高めることができ好ましい。

また前記光触媒性結晶は、チタン原子又は酸素原子の一部を窒素原子及び／又は硫黄原子に置換したものであれば、波長３８０ｎｍ以上の可視光を光触媒性結晶の活性に活用することで、保護物質の被覆による表面積の低下を補って光触媒の性能をより十分に発揮させることができ好ましい。

また前記保護物質は、異臭分子あるいは有害化学物質の吸着性能を備えたものであれば、空気中の悪臭や有害化学物質を積極的に吸着して高い分解性能を発現することができ好ましい。

また前記保護物質は、液体状物質の分子を透過させず、気体状物質を透過する程度に前記光触媒性結晶を被覆していれば、気体状の悪臭や有害化学物質に対する光触媒の性能の発現を阻害することなく、合成樹脂への配合における光触媒性結晶表面への悪影響を防止することができ好ましい。

また更に粉末状の親水化剤を含むものであれば、光触媒活性は光の照射がなくなると電子が基底状態に戻ることで消失するが、親水化剤が含有されていることで、光の照射が失われたとしても形成された塗膜層の表面における光触媒活性によって発現された親水性を維持して光触媒性能を持続させることができるようになり好ましい。

また本発明に係わる塗膜層は、請求項１〜６に記載の粉体塗料を用いて形成されたことを特徴とするものである。

本発明に係わる塗膜層によれば、光触媒の活性によって塗膜層の主成分となる合成樹脂が分解されるのを防止しつつ、塗装に係わる工程が簡便とでき、且つ光触媒の性能を十分に発揮させることができ、長期に亘って光触媒による優れた自浄性、抗菌性、消臭性、有害物質分解性等を発現させることができる。

また本発明に係わる塗装方法は、請求項１〜６に記載の粉体塗料を用い、静電粉体塗装法又は流動浸漬法により塗膜層を形成することを特徴とするものである。

本発明に係わる塗装方法によれば、光触媒の活性によって塗膜層の主成分となる合成樹脂が分解されるのを防止しつつ、塗装に係わる工程を簡便なものとすることができる。

また本発明に係わる塗装品は、基材の上に、請求項１〜６に記載の粉体塗料を用いて塗膜層が形成されていることを特徴とするものである。

本発明に係わる塗装品によれば、光触媒の活性によって塗膜層の主成分となる合成樹脂が分解されるのを防止しつつ、塗装に係わる工程が簡便とでき、且つ光触媒の性能を十分に発揮させることができ、長期に亘って光触媒による優れた自浄性、抗菌性、消臭性、有害物質分解性等を発現させる塗装品とすることができる。

本発明に係わる粉体塗料によれば、光触媒性結晶が光触媒により不活性な保護物質により被覆されて光触媒性粉末となされていることで、保護物質により塗膜の主成分となる合成樹脂が保護されて分解されるのを防止できるが、保護物質に光触媒性結晶の表面の一部を被覆しその他の部分は被覆されていないことで、光触媒性結晶の表面において光触媒性能が発現され、光触媒の性能を十分に発揮させることができる。

本発明に係わる最良の実施の形態について、以下に具体的に説明する。

図１は、本発明に係わる塗装品の実施の一形態を示すもので、本発明に係わる粉体塗料を用いて基材上に形成した塗膜層の、光触媒性粉末を誇張して示した断面図である。塗膜層１０は基材２０の上に直接形成されたものであり、合成樹脂製の粉末が焼き付け時の熱によって溶融されて形成された塗膜マトリックス２中に光触媒性粉末１が分散されて形成されている。光触媒性粉末１は、光触媒性結晶１１の表面の一部が保護物質により被覆されることで、保護物質１２により保護された部分については光触媒活性によって塗膜マトリックス２が分解されるのが防がれると共に、仮に光触媒性結晶１１に塗膜マトリックス２が接触している場合でも、光触媒活性による塗膜マトリックス２の分解はその接触している箇所において限定的に行われるようになり、少なくとも保護物質１２と塗膜マトリックス２との溶着部分が保持されることで塗膜層１０の劣化が抑制されるようにできる。また塗膜層１０の表面付近に配置された光触媒性粉末１の、保護物質１２により覆われていない光触媒性結晶１１の表面により光触媒性能が発揮され、塗膜層１０により自浄性、抗菌性、消臭性、有害物質分解性等の有益な機能が発現される。

光触媒性を発現する光触媒性結晶としては、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｕ_２Ｏ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＷＯ_３、Ｆｅ_２ＴｉＯ_３、ＰｂＯ、Ｖ_２Ｏ_５、ＦｅＴｉＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＫＴａＯ_３、ＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２などの金属酸化物半導体材料が用いられるが、これら金属酸化物半導体の金属原子及び／又は酸素原子の一部を窒素原子及び／又は硫黄原子に置き換えたものを用いることで、３８０ｎｍ以上の可視光に対して光触媒機能を発現するものとできる。これらの内、コストや作業性等から金属酸化物半導体材料は二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を好適に用いることができる。更にはこれら窒素ドープ及び／又は硫黄ドープ型の酸化チタン結晶に、鉄、銅等の金属イオンを導入して更に光触媒機能を高めたものも好適に用いることができる。これらの光触媒性結晶の表面の一部に保護物質が被覆される。

ここで保護物質を形成する材料としては、酸化チタン等の光触媒微粒子の表面に付着可能で、光触媒微粒子による光触媒機能に対して不活性なものであれば特に限定されるものではないが、光触媒組成物が屋内における悪臭や有害化学物質を分解するために用いられるものであれば、保護物質を悪臭や有害化学物質を吸着可能な吸着剤を用いて形成することで、空気中の悪臭や有害化学物質を積極的に吸着して更に高い分解性能を発現することができる。かかる吸着剤としては、主成分が無機系のモンモリロナイト、タルク、シリカゲル、シリカゾル、ケイ酸塩、炭化ケイ素、アルミナ、ゼオライト、ジルコニア、セラミックス、アパタイト、チタンアパタイト、マグネシア、コーディライト、セピオライト、水酸化カルシウム等又はこれらの複合体が挙げられる。

保護物質を光触媒性結晶の表面に形成するには、上述の如き保護物質を形成するための物質を水等の溶媒に分散させてその溶液中に光触媒性結晶を適宜の時間浸漬して光触媒性結晶の表面に保護物質を点在する結晶状に析出させたり、マスクメロン状のネット構造として析出させたりすることや、シランカップリング剤により光触媒性結晶を被覆した後、高温で焼成することでシランカップリング剤に含まれる有機成分を気化させることで細孔を設ける等の方法により形成することができる。

光触媒性結晶の、表面の一部を被覆する保護物質は、保護物質間の間隔が余りに広すぎると保護物質による保護効果が低下し、狭すぎると光触媒性結晶の表面が露出する面積が小さくなって光触媒結晶の光触媒性能が発揮されにくくなることから、保護物質間の間隔は０．１ｎｍ〜１００μｍ程度が好適であり、より好ましくは１ｎｍ〜１０μｍ程度である。かかる間隔にて被覆することで、保護物質により、液体状物質の分子を透過させず気体状物質を透過する程度に前記光触媒性結晶を被覆することができる。

塗膜層の主成分となる合成樹脂製の粉末は、適宜の粒径としてもよいが、平均粒径を１〜５０μｍ程度としたものが好ましい。光触媒性粉末の粒径についても適宜のものとしてよいが、合成樹脂製の粉末の平均粒径と同程度としておけば、合成樹脂製の粉末に対する分散性を向上させることができ好ましく、合成樹脂製の粉末の平均粒径に対し、光触媒性粉末の平均粒径は０．２〜５倍程度が好適である。

また合成樹脂製の粉末は、適宜の合成樹脂製のものを用いてよいが、粉体塗装によく用いられる不飽和ポリエステル樹脂粉末、飽和ポリエステル樹脂粉末、エポキシ樹脂粉末、ポリエチレン樹脂粉末、ポリ塩化ビニル樹脂粉末、ポリウレタン樹脂粉末、ポリアミド樹脂粉末、ポリカーボネート樹脂粉末、ポリアセタール樹脂粉末等が好適であり、これらを単独で用いるか、又は複数種類配合して用いてもよい。更にこれらの合成樹脂は光触媒活性により比較的分解されやすいものであり、本発明を適用する利点は大きいものとなり得る。

また光触媒性結晶の配合量は、合成樹脂製の粉末に対して光触媒性能及び塗装性を勘案して適宜の配合割合としてよいが、好適には合成樹脂製の粉末１００重量部に対し、光触媒性粉末を０．５〜２００重量部配合するのが好ましく、より好ましくは５〜２０重量部である。

また塗膜層を形成する粉体塗料には、更に粉末状の親水化剤を配合してもよい。親水化剤が配合されることで、光触媒性結晶による親水化が親水化剤により持続されて、光触媒性結晶のみの場合よりはるかに長時間に亘って塗膜層表面の光触媒性能に係わる親水性を維持することができる。親水化剤としては、親水性を発揮し、且つ粉末状のものであれば特に限定されるものではなく、アルコキシル基がメトキシ基、エトキシ基等の炭素数が４以下となされたテトラアルコキシシランや、その部分加水分解によって得られるオリゴマー、シリケート、オルガノシリカゾルなどを好適に用いることができる。

これらの粉体塗料を用いて塗膜層を形成する塗装方法としては、適宜の方法を用いてもよいが、静電粉体塗装法又は流動浸漬法が簡便且つ稠密な塗膜層を形成でき好適である。静電粉体塗装法としては、合成樹脂製の粉末と基材とに静電力を生じさせて静電引力を発生させて、粉体塗料を吹き付けにより基材に付着させた後、合成樹脂製の粉末が溶融する温度にて焼き付けを行うことで塗膜層を形成する。流動浸漬法としては、合成樹脂製の粉末と光触媒性粉末とを乾式配合し、流動槽内で下方から空気を送り込む等して流動状態とした粉体塗料中に、加熱した基材を浸漬して粉体塗料を付着させた後、合成樹脂製の粉末が溶融する温度にて焼き付けを行うことで塗膜層を形成する。

塗膜層１０が形成される基材２０については、適宜の材料を用いてよいが、例えば基材２０が屋外に用いられる街路柵、車両用防護柵、高欄、外構用フェンス等の構造用の金属製のものであれば、金属製の表面に直接塗膜層１０を形成してもよく、密着性を高めるために適宜プライマー等を介在させて形成するようにしてもよい。

本発明に係わる塗装品の、実施の一形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 光触媒性粉末
１１ 光触媒性結晶
１２ 保護物質
２ （合成樹脂製の粉末により形成された）塗膜マトリックス
１０ 塗膜層
２０ 基材

Claims (9)

1. 塗膜の主成分となる合成樹脂製の粉末と、光触媒性を有する光触媒性結晶を含む光触媒性粉末とを含んでなり、該光触媒性粉末は光触媒により不活性な保護物質により表面の一部が被覆されていることを特徴とする粉体塗料。
2. 前記合成樹脂製の粉末は、不飽和ポリエステル樹脂粉末、飽和ポリエステル樹脂粉末、エポキシ樹脂粉末、ポリエチレン樹脂粉末、ポリ塩化ビニル樹脂粉末、ポリウレタン樹脂粉末、ポリアミド樹脂粉末、ポリカーボネート樹脂粉末、ポリアセタール樹脂粉末からなる群から選ばれた少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の粉体塗料。
3. 前記光触媒性結晶は、チタン原子又は酸素原子の一部を窒素原子及び／又は硫黄原子に置換したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体塗料。
4. 前記保護物質は、異臭分子あるいは有害化学物質の吸着性能を備えたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉体塗料。
5. 前記保護物質は、液体状物質の分子を透過させず、気体状物質を透過する程度に前記光触媒性結晶を被覆していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の粉体塗料。
6. 更に粉末状の親水化剤を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の粉体塗料。
7. 請求項１〜６に記載の粉体塗料を用いて形成されたことを特徴とする塗膜層。
8. 請求項１〜６に記載の粉体塗料を用い、静電粉体塗装法又は流動浸漬法により塗膜層を形成することを特徴とする塗装方法。
9. 基材の上に、請求項１〜６に記載の粉体塗料を用いて塗膜層が形成されていることを特徴とする塗装品。
   

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